近日，云南天文台南方天文观测基地博士后李丽萍、研究员张居甲及其合作者，依托丽江2.4米望远镜等设备对一颗具有高速特征的Ia型超新星SN 2024gy进行了观测研究，为Ia型超新星的“延迟爆轰”模型提供了新的观测证据。相关研究成果于近期发表在国际天文学期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。

Ia型超新星是由双星系统中的碳氧白矮星发生热核爆炸而产生的。作为宇宙中至关重要的“标准烛光”，它们在发现宇宙加速膨胀的过程中扮演了关键角色。然而，尽管它们在宇宙学测距中应用广泛，关于其前身星系统以及爆发机制仍存在争议。观测上，部分Ia型超新星在早期光谱中会呈现出明显的高速成分（HVFs），这些高速特征的物理起源与爆发机制的联系是当前研究的热点。精确约束Ia型超新星的爆炸机制对于提升其作为宇宙学探针的可靠性具有根本性意义。

图 1：Ia型超新星SN 2024gy 诞生于星系NGC 4216，其早期光谱（光极大前15天）中显示极强的钙高速成分。

在本研究中，研究人员依托云南天文台丽江2.4米望远镜，并联合国家天文台兴隆2.16米望远镜、云南大学1.6米多通道测光巡天望远镜、清华-国家天文台0.8米望远镜、美国加州Lick天文台的Shane 3米望远镜以及夏威夷Keck I望远镜等设备，获得了SN 2024gy从爆炸后约2天到400多天的多波段测光和光谱演化数据。观测数据表明，SN 2024gy是一颗正常光度的Ia型超新星，在早期光谱中有极强的独立于光球成分的高速钙的吸收特征。

本研究通过捕捉SN 2024gy早期光谱中的各个成分的速度演化，指出Ia型超新星早期光谱中巨大的速度差异可能反映了最外层抛射物中不同中等质量元素独特的电离状态。SN 2024gy光谱中观测到的高速钙特征以及硅和钙速度之间的分层结构，与延迟爆炸模型所预测的外层抛射物中可能存在的电离抑制或密度增强等效应对应良好。而用晚期星云相光谱中铁族元素发射线特征推导出的镍铁丰度比值，也落在延迟爆轰模型的理论预测范围内。这些从早期动力学到晚期核合成产物的连贯证据，共同指向了延迟爆炸这一物理图像。

本研究为理解Ia型超新星外层结构和爆炸机制提供了重要的观测约束。深入理解如高速成分这类早期光谱中的特征，对于最终揭示其前身星本质、完善爆炸模型至关重要，有助于进一步提升Ia型超新星作为宇宙学测距工具的精度。

图 2：(a) SN 2024gy光谱演化;(b)光谱中不同成分的速度演化;(c)晚期光谱中镍和铁元素成分拟合。

该工作得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、云南省自然科学基金青年A等项目的资助。

论文信息：

Li,L., Wang,Z., Liu,J., Pan,Y., Filippenko,A. V., Zhang,J., Wang,X., Kumar,B., Yang Y.,  Brink,T. G., Zheng,W., Meng,X.,Wang,L., Zhao,Z., Zhai,Q., Cai,Y.,Pignata,G., Chen,X., Zou,X., Zhao,J., Liu,X., Liu,X., Er,X., Reguitti,A., Rich,R. M., Rees,J. M., Croom,M. A., Caceres,O., Itagaki,K., Wang,B.,&Bai,J. (2025). SN 2024gy: Multiepoch Spectroscopic Features Suggestive of Delayed Detonation in a Type Ia Supernova. The Astrophysical Journal,996(1),10.

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